霍尔信号/编码器信号与电机转向知识点

一路上

前言

电机（俗称“马达”）是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。分为电动机（符号为M）和发电机（符号为G）。

电机控制是指对电机的启动、方向、加速、运转、减速及停止进行的控制，常用霍尔信号和编码器信号来实时监测电机运行状态。根据不同电机的类型及电机的使用场合有不同的要求及目的。对于电动机，通过电机控制，达到电机快速启动、快速响应、高效率、高转矩输出及高过载能力的目的。

霍尔信号和编码器信号

从电机出轴方向看去，电机轴逆时针转动，霍尔信号的序列为

编码器信号的序列为

将霍尔信号按照H3 H2 H1的顺序组成三位二进制数，则霍尔信号翻译成状态为

电机转向

以120°放置霍尔为例：如不给电机加电，使用示波器测量三个霍尔信号和电机三相反电动势，按照上面所说的方向用手转动电机得到下图

1.H1的上升沿对应电机q轴与H1位置电角度夹角为0°，也就是state4->state5的变化点；

2.H3的下降沿对应电机q轴与H1位置电角度夹角为60°，也就是state5->state1的变化点；

3.H2的上升沿对应电机q轴与H1位置电角度夹角为120°，也就是state1>state3的变化点；

4.H1的下降沿对应电机q轴与H1位置电角度夹角为180°，也就是state3->state2的变化点；

5.H3的上升沿对应电机q轴与H1位置电角度夹角为240°，也就是state2->state6的变化点；

6.H3的下降沿对应电机q轴与H1位置电角度夹角为300°，也就是state6->state4的变化点；

d轴永远滞后q轴90°。

电机按上述转向转动，当q轴与电机某相的电角度夹角为0°时，这时磁场由S极切换为N极，磁场变化率最大，该相反电动势电压在最高点，夹角为180°时，反电动势电压在最低点。

由上图可以看出q轴与H1位置电角度夹角为0后，继续转动90°电角度后A相反电动势达到最高点，也就是说 1 时，q轴与A相电角度夹角为-90°，d轴与A相电角度夹角为-180°。

上图对应电机内部情况应如下简图所示，H2位置与B相电角度夹角为-90°
在电机制造中，对给定的H1位置与A相电角度夹角，霍尔实际安装的机械偏角由极对数和电子偏角共同决定。

相关参考：
电动机的霍尔信号简介
图解编码器计数和电机测速原理
旋转编码器的原理和应用
无刷电机反电动势过零检测